一种含纳米级阻燃剂的无卤阻燃abs树脂组合物及其制备方法
阅读说明:本技术 一种含纳米级阻燃剂的无卤阻燃abs树脂组合物及其制备方法 (Halogen-free flame-retardant ABS resin composition containing nano-scale flame retardant and preparation method thereof ) 是由 董雨生 丁旭 梁亚男 鲁文芳 刘嘉任 尹秀萍 诸金 纪效均 蔡青 周文 于 2020-12-09 设计创作,主要内容包括:本发明公开了本发明涉及一种含纳米级阻燃剂改性的无卤阻燃ABS树脂及其制备方法,由以下重量份的原料制备而成:ABS树脂45~85%;复合阻燃剂10~50%;润滑剂1~3%;分散剂0.01~2%;抗氧剂0.01~0.5%;所述的复合阻燃剂为SAN接枝PBL乳胶微球包裹的纳米级阻燃剂复配物。主要解决了无卤阻燃剂和ABS相容性较差,大剂量添加时导致产品性能降低的问题。其特征在于:使用SAN接枝PBL乳胶微球包裹的纳米级阻燃剂复配物作为复合阻燃剂,极大地促进了无卤阻燃剂在ABS树脂中较好地分散,且具有增韧作用。结果显示,阻燃剂复配物的有效添加量低至5%时仍使阻燃ABS达到UL 94 V-0级,且缺口冲击强度>13KJ/m~2。(The invention discloses a modified halogen-free flame-retardant ABS resin containing a nanoscale flame retardant and a preparation method thereof, wherein the modified halogen-free flame-retardant ABS resin is prepared from the following raw materials in parts by weight: 45-85% of ABS resin; 10-50% of a composite flame retardant; 1-3% of a lubricant; 0.01-2% of a dispersant; 0.01-0.5% of antioxidant; the composite flame retardant is a nano-scale flame retardant compound wrapped by SAN grafted PBL latex microspheres. Mainly solves the problems that the compatibility of the halogen-free flame retardant and ABS is poor and the product performance is reduced when a large amount of the halogen-free flame retardant and ABS are added. The method is characterized in that: wrapping with SAN grafted PBL latex microspheresThe nano-scale flame retardant compound is used as a composite flame retardant, greatly promotes the halogen-free flame retardant to be well dispersed in ABS resin, and has a toughening effect. The result shows that when the effective addition amount of the flame retardant compound is as low as 5 percent, the flame retardant ABS still reaches UL 94V-0 grade, and the notch impact strength is more than 13KJ/m 2 。)
技术领域
本发明涉及高分子材料加工技术领域,尤其是涉及一种含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂组合物及其制备方法。
背景技术
ABS材料因其具有强度高、韧性好、易于加工且具有较好的光泽等特点广泛应用于家用电器、儿童玩具、机械配件、汽车内外饰等领域。但ABS极易燃烧,其水平燃烧速度约为2.5~5.1cm/min,且燃烧时产生大量黑烟和有毒气体,极易产生很大的安全隐患。传统的阻燃方法是加入卤系阻燃剂,所得到的产品虽然阻燃效果良好,但燃烧时会产生有毒和腐蚀性的气体,对人和环境的副作用极大。近年来,随着人民环保意识的普遍提高,如欧盟各国已于2003年2月出台了《关于报废电子电器设备指令》(简称WEEE)和《关于在电子电器设备中禁止使用某些有害物质指令》(简称RoHS),根据RoHS指令要求,2006年7月1日以后投放欧盟市场的电气和电子产品不得含有多溴联苯、多溴联苯醚等6种有害物质。因此,含卤阻燃剂在ABS材料中的应用受到越来越多的限制,非卤化已成为阻燃剂开发应用的主要趋势,且开发出环境友好的无卤阻燃ABS材料势在必行。当前市场上的无卤阻燃剂主要有金属氧化物、磷系阻燃剂等,与ABS类材料相容性较差,不仅难以分散,直接添加ABS主材中会导致韧性等性能指标下降。
发明内容
针对上述已有技术存在的缺陷,提供一种含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂组合物及其制备方法,以解决现有阻燃剂相容性较差、难以分散、ABS性能难以均衡保持的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。
一种含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂,由以下重量份的原料制备而成:
所述的复合阻燃剂为SAN接枝PBL乳胶微球包裹的纳米级阻燃剂复配物。
其中,
所述的ABS类树脂是ABS粒料或ABS粉料与SAN复配物。
为保证复合阻燃剂和ABS树脂的相容性,所述的SAN接枝PBL乳胶微球的接枝效率控制在45-75%,优选为50-65%。
所述的纳米级阻燃剂复配物在阻燃ABS中的有效含量控制在3~20%,优选为8~15%。
所述的纳米级阻燃剂复配物,包含主阻燃剂和辅助阻燃剂。所述的主阻燃剂是粒径为纳米级的镁、铝氢氧化物中的一种或两种复配物,所述的辅助阻燃剂是红磷、PVC中的一种或两种复配物,两者的比例为主阻燃剂:辅助阻燃剂=10~25%:5~15%。
更进一步,所述的红磷是纳米级微胶囊化红磷,所述的PVC是5型PVC树脂粉。
所述的分散剂选自是己烷、正己烷或无水乙醇。
所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌或硬脂酸钙中的一种或几种;所述的分散剂是己烷、正己烷或无水乙醇;所述的抗氧剂是1010、1076、DLTP、DSTP、DSTDP中的一种或几种。
本发明还提供一种含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂组合物制备方法,该方法包括以下步骤:
将ABS原料、复合阻燃剂、润滑剂、分散剂、抗氧剂按比例一起投入到高速混料机内,充分混合1~10分钟;将物料送入长径比≥20的双螺杆压出机中,在150~250℃范围内挤出造粒,制得本含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明选择添加一定含量的含有SAN接枝PBL乳胶微球包裹的纳米级复合阻燃剂,SAN接枝PBL乳胶微球包裹的纳米级复合阻燃剂不仅保证了阻燃剂和ABS材料较好的相容性和分散,也使得阻燃剂可以更好发挥出阻燃效能,同时得到的阻燃ABS具有较好的综合性能。本发明的制备方法、工艺过程简单,成本低,加工过程稳定,十分适合工业化生产。
具体实施方式
以下实施例和对比例使用的原料信息为:
ABS购自奇美,SAN接枝PBL乳胶微球包裹的纳米级复合阻燃剂为自制,润滑剂为硬脂酸,分散剂是无水乙醇;抗氧剂是1010、1076。
对阻燃ABS树脂组合物常规力学性能、燃烧性能测试按照以下标准进行,结果见表1。
Charpy缺口冲击强度:按照ISO 179-1:2010(E)标准测试,冲击能量为4J;
弯曲强度:按照ISO 178:2010(E)标准测试,测试速度为2mm/min;
弯曲模量:按照ISO 178:2010(E)标准测试,测试速度为2mm/min;
燃烧性能:按照UL 94标准测试;
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂组合物,采用以下组分及重量份含量的原料制得:
其中复合阻燃剂中主阻燃剂为粒径20~50nm的氢氧化铝,辅助阻燃剂为粒径500~1000nm微胶囊化红磷,且两者的比例为25∶10,控制阻燃剂复配物有效含量为10%,润滑剂为硬脂酸,分散剂是无水乙醇,抗氧剂是1010、1076;将ABS、复合阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、分散剂按比例一起投入到高速混料机内,充分混合1~10分钟;将物料送入长径比≥20的双螺杆压出机中,在150~250℃范围内挤出造粒,制得本含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂。
实施例2
一种含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂组合物,采用以下组分及重量份含量的原料制得:
其中复合阻燃剂中主阻燃剂为粒径20~50nm的氢氧化铝,辅助阻燃剂为粒径500~1000nm微胶囊化红磷,且两者的比例为25:10,控制阻燃剂复配物有效含量为10%,润滑剂为硬脂酸,分散剂是无水乙醇,抗氧剂是1010、1076;将ABS、复合阻燃剂、润滑剂、抗氧剂按比例一起投入到高速混料机内,充分混合1~10分钟;将物料送入长径比≥20的双螺杆压出机中,在150~250℃范围内挤出造粒,制得本含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂。
实施例3
一种含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂组合物,采用以下组分及重量份含量的原料制得:
其中复合阻燃剂中主阻燃剂为粒径20~50nm的氢氧化铝,辅助阻燃剂为粒径500~1000nm微胶囊化红磷,且两者的比例为25:10,控制阻燃剂复配物有效含量为10%,润滑剂为硬脂酸,分散剂是无水乙醇,抗氧剂是1010、1076;将ABS、复合阻燃剂、润滑剂、分散剂按比例一起投入到高速混料机内,充分混合1~10分钟;将物料送入长径比≥20的双螺杆压出机中,在150~250℃范围内挤出造粒,制得本含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂。
实施例4
一种含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂组合物,采用以下组分及重量份含量的原料制得:
其中复合阻燃剂中主阻燃剂为粒径20~50nm的氢氧化铝,辅助阻燃剂为粒径500~1000nm微胶囊化红磷,且两者的比例为25:10,控制阻燃剂复配物有效含量为5%,润滑剂为硬脂酸,分散剂是无水乙醇,抗氧剂是1010、1076;将ABS、复合阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、分散剂按比例一起投入到高速混料机内,充分混合1~10分钟;将物料送入长径比≥20的双螺杆压出机中,在150~250℃范围内挤出造粒,制得本含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂。
实施例5
一种含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂组合物,采用以下组分及重量份含量的原料制得:
其中复合阻燃剂中主阻燃剂为粒径20~50nm的氢氧化铝,辅助阻燃剂为粒径500~1000nm微胶囊化红磷,且两者的比例为25~10,控制阻燃剂复配物有效含量为12%,润滑剂为硬脂酸,分散剂是无水乙醇,抗氧剂是1010、1076;将ABS、复合阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、分散剂按比例一起投入到高速混料机内,充分混合1~10分钟;将物料送入长径比≥20的双螺杆压出机中,在150~250℃范围内挤出造粒,制得本含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂。
实施例6
一种含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂组合物,采用以下组分及重量份含量的原料制得:
其中复合阻燃剂中主阻燃剂为粒径20~50nm的氢氧化铝,辅助阻燃剂为粒径500~1000nm微胶囊化红磷,且两者的比例为15:5,控制阻燃剂复配物有效含量为10%,润滑剂为硬脂酸,分散剂是无水乙醇,抗氧剂是1010、1076;将ABS、复合阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、分散剂按比例一起投入到高速混料机内,充分混合1~10分钟;将物料送入长径比≥20的双螺杆压出机中,在150~250℃范围内挤出造粒,制得本含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂。
对比例1
一种含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂组合物,采用以下组分及重量份含量的原料制得:
其中复合阻燃剂中主阻燃剂为粒径20~50nm的氢氧化铝,辅助阻燃剂为粒径500~1000nm微胶囊化红磷,且两者的比例为15:5,控制阻燃剂复配物有效含量为25%,润滑剂为硬脂酸,分散剂是无水乙醇,抗氧剂是1010、1076;将ABS、复合阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、分散剂按比例一起投入到高速混料机内,充分混合1~10分钟;将物料送入长径比≥20的双螺杆压出机中,在150~250℃范围内挤出造粒,制得本含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂。
对比例2
一种含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂组合物,采用以下组分及重量份含量的原料制得:
其中复合阻燃剂中主阻燃剂为粒径20~50nm的氢氧化铝,辅助阻燃剂为粒径500-1000nm微胶囊化红磷,且两者的比例为15:5,控制阻燃剂复配物有效含量为2%,润滑剂为硬脂酸,分散剂是无水乙醇,抗氧剂是1010、1076;将ABS、复合阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、分散剂按比例一起投入到高速混料机内,充分混合1~10分钟;将物料送入长径比≥20的双螺杆压出机中,在150~250℃范围内挤出造粒,制得本含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂。
对比例3
一种含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂组合物,采用以下组分及重量份含量的原料制得:
将ABS、粒径为20~50nm的氢氧化铝,粒径为500-1000nm微胶囊化红磷、润滑剂、抗氧剂、分散剂按比例一起投入到高速混料机内,充分混合1~10分钟;将物料送入长径比≥20的双螺杆压出机中,在150~250℃范围内挤出造粒,制得本含纳米级阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂。
表1 实施/对比例测试性能
实施/对比例
弯曲强度/MPa
弯曲模量/MPa
缺口冲击强度(KJ/m<sup>2</sup>)
燃烧特性
实施例1
66.3
2129
13.5
V-0
实施例2
67.1
2093
12.3
V-0
实施例3
65.4
2172
12.7
V-0
实施例4
66.5
2104
12.6
V-0
实施例5
67.2
2152
12.8
V-0
实施例6
66.9
2181
12.8
V-0
对比例1
68.8
2192
5.6
V-0
对比例2
67.6
2122
14.1
HB
对比例3
65.9
2143
8.2
V-0
结果显示,阻燃剂复配物的有效添加量低至5%时仍使阻燃ABS达到UL 94 V-0级,且缺口冲击强度>13KJ/m2。
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